Smartphones vão ter câmaras 3D? Investigadores desenvolvem tecnologia baseada em sensores

As câmaras digitais com suporte a 3D existem há anos, mas necessitam de eletrónica complexa para transformar a informação tridimensional captada em pixéis. Mas a tecnologia poderá ser simplificada, utilizando câmaras tradicionais 2D para compor imagens em 3D. Esta nova abordagem foi realizada por investigadores da Universidade de Stanford, uma técnica que permite às câmaras medir a distância dos objetos e construir imagens tridimensionais diretamente para o smartphone. Ou seja, os smartphones poderão em breve captar imagens 3D.

No estudo partilhado pela Stanford, é referido que o design modular é simples e adaptável às câmaras disponíveis nos smartphones ou câmaras SLR. E que este pode ser a base para um novo tipo de sistemas LiDAR, mas mais compacto, de baixo custo e com maior eficiência energética. O sistema tem um grande potencial de acrescentar a dimensão 3D a qualquer sensor de imagem. Os investigadores criaram um protótipo que utiliza uma câmara digital disponível comercialmente como recetor.

Esse protótipo captou mapas com profundidade em resoluções de megapixel, utilizando pouca energia para operar o seu modulador ótico. E a equipa diz que já otimizou cerca de 10 vezes mais o consumo de energia desde a publicação original do estudo.

Em entrevista ao website Digital Trends, os investigadores referem algumas utilizações práticas no uso desta tecnologia 3D na fotografia. “Com as câmaras 3D, vai ser possível captar cenas e objetos de pessoas remotamente, tal como se estivessem fisicamente na sala”. A tecnologia poderia ser utilizada no trabalho e ensino remoto, diagnósticos e tratamentos nos cuidados de saúde, assim como no uso nos sectores da tecnologia e indústria. Da mesma forma, as câmaras 3D podem ter impacto também no desporto e fitness.

A medição da distância dos objetos com luz apenas é possível com o uso de equipamentos especializados com tecnologia de radar LiDAR, que utilizam lasers para determinar a posição entre objetos. Mas segundo os investigadores, estes sistemas LiDAR são grandes e necessitam diminuir o tamanho e tornarem-se energeticamente mais eficientes. O uso das câmaras presentes nos smartphones disponíveis garante o mesmo resultado, com adições mínimas de hardware, refere o estudo.

Para obter o resultado tridimensional das imagens usando os sensores standard, os investigadores criaram uma fonte de luz e um modelador que liga e desliga a luz muito rapidamente, cerca de milhões de vezes por segundo. Medindo a variação da luz, os engenheiros podem calcular as distâncias. É referido que os moduladores existentes conseguem fazê-lo, mas requerem grandes quantidades de energia. E são tão grandes que não são práticos para o uso diário.

A sua solução assenta num fenómeno conhecido como ressonância acústica. A equipa construiu um modulador acústico simples utilizando uma bolacha fina de lítio niobate, uma espécie de cristal transparente com altas propriedades elétricas, acústicas e óticas, coberta com dois elétrodos transparentes. Quando a eletricidade é introduzida através dos elétrodos, o cristal, no centro da sua estrutura atómica, muda de forma. Este vibra em frequências muito elevadas, previsíveis e muito controláveis. Durante essa vibração, o lítio modela a luz, fazendo-a piscar milhões de vezes por segundo.

A geometria das bolachas e dos elétrodos define a frequência da modulação da luz, para que a mesma possa ser afinada. Ao mudar a geometria, também modifica a frequência do modulador. Por fim, um filtro é adicionado depois do trabalho do modulador para converter esta rotação em modulação, tornando a luz mais luminosa ou escura. Esse processo permite assim criar imagens 3D, a partir dos sensores comuns.